基坑工程的信息化施工

1、 基坑工程的信息化施工 一、 監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的作用 從很多起基坑工程事故的分析中，我們可以得出這樣一個(gè)結(jié)論，那就是任何一起基坑 工程事故無(wú)一例外的與監(jiān)測(cè)不力或險(xiǎn)情預(yù)報(bào)不精確相關(guān)。換言之，假如基坑的環(huán)境監(jiān)測(cè)與險(xiǎn)情預(yù)報(bào)精確而準(zhǔn)時(shí)，就可以防止重大事故的發(fā)生?；蛘哒f(shuō)，可以將事故所造成的損失削減到最小。 基坑工程的環(huán)境監(jiān)測(cè)既是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)正確性的重要手段，又是準(zhǔn)時(shí)指導(dǎo)正確施工、避開(kāi)事故發(fā)生的必要措施?；庸こ痰谋O(jiān)測(cè)技術(shù)是指基坑在開(kāi)挖施工過(guò)程中，用科學(xué)儀器、設(shè)備和手段對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境（如土體、建筑物、道路、地下設(shè)施等）的位移、傾斜、沉降、應(yīng)力、開(kāi)裂、基底隆起以及地下水位的動(dòng)態(tài)變化、土層孔隙水壓力變化等進(jìn)行綜合

2、監(jiān)測(cè)。然后，依據(jù)前一段開(kāi)挖期間監(jiān)測(cè)到的巖土變位等各種行為表現(xiàn)，準(zhǔn)時(shí)捕獲大量的巖土信息，準(zhǔn)時(shí)比較勘察、設(shè)計(jì)所預(yù)期的性狀與監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的差別，對(duì)原設(shè)計(jì)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)并推斷事故方案的合理性。通過(guò)反分析方法計(jì)算和修正巖土力學(xué)參數(shù)，猜測(cè)下一段工程實(shí)踐可能消失的新行為、新動(dòng)態(tài)，為施工期間進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和合理組織施工供應(yīng)牢靠的信息，對(duì)后續(xù)的開(kāi)挖方案與開(kāi)挖步驟提出建議，對(duì)施工過(guò)程中可能消失的險(xiǎn)情進(jìn)行準(zhǔn)時(shí)的預(yù)報(bào)，當(dāng)有特別狀況時(shí)馬上實(shí)行必要的措施，將問(wèn)題抑制在萌芽狀態(tài)，以確保工程平安。 二 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 施工監(jiān)測(cè)工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，監(jiān)測(cè)工作的成敗與監(jiān)測(cè)方法的選取及測(cè)點(diǎn)的布設(shè)有關(guān)。 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，可歸納為以下5條

3、： 1. 牢靠性原則 牢靠性原則是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所要考慮的最重要的原則。為了確保其牢靠，必需做到： 第一，系統(tǒng)需要采納牢靠的儀器。一般而言，機(jī)測(cè)式的牢靠性高于電測(cè)式儀器，所以假如使用電測(cè)式儀器，則通常要求具有目標(biāo)系統(tǒng)或與其他機(jī)測(cè)式儀器相互校核；其次，應(yīng)在監(jiān)測(cè)期間內(nèi)愛(ài)護(hù)好測(cè)點(diǎn)。 2. 多層次監(jiān)測(cè)原則 多層次監(jiān)測(cè)原則的詳細(xì)含義有4點(diǎn)： A.在監(jiān)測(cè)對(duì)象上以位移為主，但也考慮其他物理量監(jiān)測(cè)。 B.在監(jiān)測(cè)方法上以儀器監(jiān)測(cè)為主，并輔以巡檢的方法。 C.在監(jiān)測(cè)儀器選型上以機(jī)測(cè)式儀器為主，輔以電測(cè)式儀器；為了保證監(jiān)測(cè)的牢靠性， 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還應(yīng)采納多種原理不同的方法和儀器。 D.考慮分別在地表、基坑上體內(nèi)部及鄰近

4、受影響建筑物與設(shè)施內(nèi)布點(diǎn)以形成具有肯定測(cè)點(diǎn)掩蓋率的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。 3. 重點(diǎn)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵區(qū)的原則 據(jù)討論，在不同支護(hù)方法的不同部位，其穩(wěn)定性是各不相同的。一般地說(shuō)，穩(wěn)定性差 的部位簡(jiǎn)單失穩(wěn)塌方，甚至影響相鄰建筑物的平安。因此，應(yīng)將易出問(wèn)題而且一旦出問(wèn)題就將帶來(lái)很大損失的部分，列為關(guān)鍵區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，并盡早實(shí)施。 4. 便利有用原則 為了削減監(jiān)測(cè)與施工之間的相互干擾，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝和測(cè)讀應(yīng)盡量做到便利有用。 5. 經(jīng)濟(jì)合理原則 考慮到多數(shù)基坑都是臨時(shí)工程，因此其監(jiān)測(cè)時(shí)間較短，另外，監(jiān)測(cè)范圍不大，量測(cè)者 簡(jiǎn)單到達(dá)測(cè)點(diǎn)，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量考慮有用低價(jià)的儀器，不必過(guò)分追求儀器的“先進(jìn)性”，以降低監(jiān)測(cè)費(fèi)用。

5、三 監(jiān)測(cè)內(nèi)容 基坑工程的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)主要包括對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)，對(duì)四周環(huán)境的監(jiān)測(cè)和對(duì)巖土性狀受 施工影響而引起的變化的監(jiān)測(cè)。其監(jiān)測(cè)方法如下： 1.支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移監(jiān)測(cè)，這是最重要的一項(xiàng)監(jiān)測(cè)。一般每間隔58m布設(shè)一個(gè)儀器監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在關(guān)鍵部位適當(dāng)加密點(diǎn)?；娱_(kāi)挖期間，每隔23天監(jiān)測(cè)一次，位移較大者每天監(jiān)測(cè)12次?？紤]到施工場(chǎng)地狹窄，測(cè)點(diǎn)常被阻擋的實(shí)際狀況，可用多種方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一是用位移收斂計(jì)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部進(jìn)行收斂量測(cè)。該方法測(cè)定布設(shè)敏捷便利，儀器結(jié)構(gòu)不簡(jiǎn)單，操作便利，讀數(shù)牢靠，測(cè)量精度為0.05mm，從而可精確地捕獲支護(hù)結(jié)構(gòu)微小的變位動(dòng)態(tài)，并盡早對(duì)將來(lái)可能消失的新行為、新動(dòng)態(tài)進(jìn)行猜測(cè)預(yù)報(bào)。二是用精密

6、光學(xué)經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測(cè)。在基坑長(zhǎng)直邊的延長(zhǎng)線上兩端靜止的構(gòu)筑物上設(shè)觀看點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)，并在觀看點(diǎn)位置旋轉(zhuǎn)肯定角度的方向上設(shè)置校正點(diǎn)，然后監(jiān)測(cè)基坑長(zhǎng)直邊上若干測(cè)點(diǎn)的水平位移。三是用伸縮儀進(jìn)行量測(cè)。儀器的一端放在支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部，另一端放在穩(wěn)定的地段上并與自動(dòng)記錄系統(tǒng)相聯(lián)，可連續(xù)獲得水平位移曲線和位移速率曲線。 2.支護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜監(jiān)測(cè)。依據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力及周邊環(huán)境等因素，在關(guān)鍵的地方鉆孔布設(shè)測(cè)斜管，用高精度測(cè)斜儀定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以把握支護(hù)結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段的傾斜變化狀況，準(zhǔn)時(shí)供應(yīng)支護(hù)結(jié)構(gòu)深度水平位移時(shí)間的變化曲線及分析計(jì)算結(jié)果。也可在基坑開(kāi)挖過(guò)程中準(zhǔn)時(shí)在支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)面布設(shè)測(cè)點(diǎn)，用光學(xué)經(jīng)緯儀觀測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的傾斜。 3.支

7、護(hù)結(jié)構(gòu)沉降觀測(cè)?？砂闯Ｒ?guī)方法用精密水準(zhǔn)儀對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位進(jìn)行沉降觀測(cè)。 4.支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)。用鋼筋應(yīng)力計(jì)對(duì)樁頂圈梁鋼筋中較大應(yīng)力斷面處的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以防止支護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞。 5.支撐結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測(cè)。施工前應(yīng)進(jìn)行錨桿現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)以求得錨桿的容許拉力；施工過(guò)程中用錨桿測(cè)力計(jì)監(jiān)測(cè)錨桿的實(shí)際承受力。對(duì)鋼管內(nèi)支撐，可用測(cè)壓應(yīng)力傳感器或應(yīng)變儀等監(jiān)測(cè)其受力狀態(tài)的變化。 6.基坑開(kāi)挖前去進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)完整性檢測(cè)。例如，用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)支護(hù)樁樁身是否斷裂、嚴(yán)峻縮頸、嚴(yán)峻離析和夾泥等，并判定缺陷在樁身的部位。 7.鄰近建筑物的沉降、傾斜和裂縫的發(fā)生時(shí)間和進(jìn)展的監(jiān)測(cè)。 8.鄰近構(gòu)筑物、道路、地下管網(wǎng)設(shè)施的

8、沉降和變形監(jiān)測(cè)。 9.對(duì)巖土性狀受施工影響而引起變化的監(jiān)測(cè)，包括對(duì)表層沉降和水平位移的觀測(cè)，以及深層降和傾斜的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)范圍著重在距離基坑位1.52倍的基坑開(kāi)挖深度范圍之內(nèi)。該項(xiàng)監(jiān)測(cè)可準(zhǔn)時(shí)把握基坑邊坡的整體穩(wěn)定性，準(zhǔn)時(shí)查明土體中可能存在的潛在滑移面的位置。 10.樁側(cè)土壓力測(cè)試。樁側(cè)土壓力是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中重要的參數(shù)，經(jīng)常要求進(jìn)行測(cè)試。可用鋼弦頻率接收儀進(jìn)行測(cè)試。 11.基坑開(kāi)挖后的基底隆起觀測(cè)。這里包括由于開(kāi)挖卸載基底回彈的隆起和由于支護(hù)結(jié)構(gòu)變形或失穩(wěn)引起的隆起。 12.土層孔隙水壓力變化的測(cè)試。一般用震弦式孔隙壓力計(jì)、電測(cè)式側(cè)壓計(jì)和數(shù)字式鋼弦頻率接收儀進(jìn)行測(cè)試。 13.當(dāng)?shù)叵滤坏纳祵?duì)

9、基坑開(kāi)挖有較大影響時(shí)，應(yīng)進(jìn)行地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以及滲漏、冒水、管涌和沖刷的觀測(cè)。 14.肉眼巡察與裂縫觀測(cè)。閱歷表明，由有閱歷的工程師每日進(jìn)行的肉眼巡察工作有重要意義。肉眼巡察主要是對(duì)樁頂圈梁、鄰近建筑物、鄰近地面的裂縫、塌陷以及支護(hù)結(jié)構(gòu)工作失常、流土滲漏或局部管涌的功能不良現(xiàn)象的發(fā)生和進(jìn)展進(jìn)行記錄、檢查和分析。肉眼巡察包括用裂縫讀數(shù)顯微鏡量測(cè)裂縫寬度和使用一般的度、量、衡手段。 上述監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，水平位移監(jiān)測(cè)、沉降觀測(cè)、基坑隆起觀測(cè)、肉眼巡察和裂縫觀測(cè)等是必不行少的，其余項(xiàng)目可依據(jù)工程特點(diǎn)、施工方法以及可能對(duì)環(huán)境帶來(lái)的危害的功能綜合確定。當(dāng)無(wú)地區(qū)閱歷時(shí)，可參考下表來(lái)確定。 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇

10、見(jiàn)表 注：必測(cè)項(xiàng)目；選測(cè)項(xiàng)目；可不測(cè)項(xiàng)目 四 監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析和評(píng)價(jià) 基坑支護(hù)工程監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)是在通過(guò)監(jiān)測(cè)獲得精確數(shù)據(jù)之后，非常強(qiáng)調(diào)定量分析與評(píng)價(jià)， 強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行險(xiǎn)情預(yù)報(bào)，提出合理化措施與建議，并進(jìn)一步檢驗(yàn)加固處理后的效果，直至解決問(wèn)題。任何沒(méi)有認(rèn)真深化分析的監(jiān)測(cè)工作，充其量只是施工過(guò)程的客觀描述，決不能起到指導(dǎo)施工進(jìn)程和實(shí)現(xiàn)信息施工的作用。 對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析評(píng)價(jià)主要包括下列方面： 1.對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移進(jìn)行細(xì)致深化的定量分析，包括位移速率和累積位移量的計(jì)算，準(zhǔn)時(shí)繪制位移隨時(shí)間的變化曲線，對(duì)引起位移速率增大的緣由（如開(kāi)挖深度、超挖現(xiàn)象、支撐不準(zhǔn)時(shí)、暴雨、積水、滲漏、管涌等）進(jìn)行精確記錄和認(rèn)真

11、分析。 2.對(duì)沉降和沉降速率進(jìn)行計(jì)算分析。沉降要區(qū)分是由支護(hù)結(jié)果水平位移引起還是由地下水位變化等緣由引起。一般由支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移引起相鄰地面的最大沉降與水平位移之比在0.651.00，沉降發(fā)生時(shí)間比水平位移發(fā)生時(shí)間滯后510d左右；而地下水位降低會(huì)較快地引起地面較大幅度的沉降，應(yīng)予以重視。鄰近建筑物的沉降觀測(cè)結(jié)果可與有關(guān)規(guī)范中的沉降限值相比較。 3.對(duì)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析并相互驗(yàn)證和比較。用新的監(jiān)測(cè)資料與原設(shè)計(jì)估計(jì)狀況進(jìn)行對(duì)比，推斷現(xiàn)有設(shè)計(jì)和施工方案的合理性，必要時(shí)，及早調(diào)整現(xiàn)有設(shè)計(jì)和施工方案。 4.依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，全面分析基坑開(kāi)挖對(duì)四周環(huán)境的影響和基坑支護(hù)的工程效果。通過(guò)分析，查明工程事故

12、的技術(shù)緣由。 5.用數(shù)值模擬法分析基坑施工期間各種狀況下支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移變化規(guī)律性進(jìn)行穩(wěn)定性分析，推算巖土體的特性參數(shù)，檢驗(yàn)原設(shè)計(jì)計(jì)算方法的相宜性，猜測(cè)后續(xù)開(kāi)挖工程可能消失的新行為和新動(dòng)態(tài)。 五 報(bào)警 險(xiǎn)情預(yù)報(bào)是一個(gè)極其嚴(yán)厲的技術(shù)問(wèn)題，必需依據(jù)詳細(xì)狀況，仔細(xì)綜合考慮各種因素， 準(zhǔn)時(shí)作出打算。但是，報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)目前尚未統(tǒng)一，一般 為設(shè)計(jì)容許值和變化速率兩個(gè)掌握指標(biāo)。例如，當(dāng)消失下列情形之一，應(yīng)考慮報(bào)警： 1. 支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移速率連續(xù)幾天急劇增大，如達(dá)到2.55.5mm/d。 2. 以護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移累積值達(dá)到設(shè)計(jì)容許值。如最大位移與開(kāi)挖深度的比值達(dá)到 0.35%0.70%，其中周邊環(huán)境簡(jiǎn)單時(shí)取較小值。

13、 3.任一項(xiàng)實(shí)測(cè)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)容許值。 4.鄰近地面及建筑物的沉降達(dá)到設(shè)計(jì)容許值。如地面最大沉降與開(kāi)挖深度的比值達(dá)到0.5%0.7%，且地面裂縫急劇擴(kuò)展。建筑物的差異沉降達(dá)到有關(guān)規(guī)范的沉降限值。例如，某開(kāi)挖基坑鄰近的六層磚混結(jié)構(gòu)，當(dāng)差異沉降達(dá)到20mm左右時(shí)，墻體消失了十余條長(zhǎng)裂縫。 5.煤氣管、水管等設(shè)施的變位達(dá)到設(shè)計(jì)容許值。例如，某開(kāi)挖基坑鄰近的煤氣管局部沉降達(dá)30mm時(shí)，消失了漏氣事故。 6.肉眼巡察檢查到的各種嚴(yán)峻不良現(xiàn)象，如樁頂圈梁裂縫過(guò)大，鄰近建筑物的裂縫不斷擴(kuò)展，嚴(yán)峻的基坑滲漏、管涌等。 險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)刻，預(yù)報(bào)的實(shí)現(xiàn)途徑可歸納如下： A.首先進(jìn)行場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、基坑四周環(huán)境、基坑周邊地形地貌及施工方案的綜合分析。從險(xiǎn)情的形成條件入手，找出險(xiǎn)情發(fā)生的必要條件（如巖土特性、支護(hù)結(jié)構(gòu)、有效臨空面、鄰近建筑物及地下設(shè)施等）和某些相關(guān)的誘發(fā)條件（如地下水、氣象條件、地震、開(kāi)挖施工等），再結(jié)合支